Учебное пособие написано в соответствии с программами курсов
«Аналитическая химия» и «Качественный анализ» для студентов
2-го курса отделений химия, химия с дополнительной специальностью
биология, биология с дополнительной специальностью химия
института естественных наук и биомедицины САФУ имени М.В. Ломоносова
в качестве практикума для подготовки и выполнения лабораторных
работ по аналитической химии (химические методы анализа).
В работе представлены конкретные методики проведения аналитических
исследований по изучению качественного и количественного
состава неорганических соединений и отдельных классов органических
соединений. Предложенные вопросы для самоконтроля позволяют
закрепить, расширить и углубить знания студентов.
Пособие предназначено для студентов химических специальностей
вузов, может быть использовано учителями и учащимися гимназий,
лицеев и школ с углубленным изучением химии.
4
Стр.2
ВВЕДЕНИЕ
Аналитическая химия – это раздел химической науки, разрабатывающий
на основе фундаментальных законов химии и физики
принципиальные методы и приемы качественного и количественного
анализа атомного, молекулярного и фазового состава вещества.
Методы аналитической химии позволяют отвечать на вопросы о
том, из чего состоит вещество, какие компоненты входят в его состав.
Современная аналитическая химия включает в себя два основных
раздела: качественный анализ – обнаружение элементов, ионов,
функциональных групп, индивидуальных соединений в анализируемом
объекте; количественный анализ – определение количественного
содержания отдельных составных частей в исследуемом веществе.
Аналитическая химия относится к прикладным наукам, однако,
практическое значение ее весьма огромно и разнообразно. Значение
аналитической химии определяется как уровнем развития общества,
общественной потребностью в результатах анализа, так и уровнем
развития самой аналитической химии. Любой аналитик должен хорошо
знать теоретические основы химии и в совершенстве владеть
умениями и навыками проведения качественного и количественного
анализа как неорганических, так и органических соединений. Поэтому
задачей курса аналитической химии является закрепление и
углубление знаний по общей и неорганической химии, выработка
умений и навыков в обращении с химической посудой, реактивами,
приборами.
При проведении большинства аналитических исследований сначала
определяют качественный, а затем количественный состав анализируемого
объекта. При этом широко используются различные методы
определения. По характеру измеряемого свойства или по способу
регистрации соответствующего сигнала методы определения делятся
на физические, физико-химические, химические и биологические.
Химические
методы анализа базируются на химических реакциях,
которые называются аналитическими. Они сопровождаются аналитическим
сигналом, или эффектом, зависящим от природы вещества
и его содержания в анализируемой пробе. Химические вещества,
применяемые для проведения аналитических реакций, называются
реагентами.
5
Стр.3
Данное учебное пособие представляет собой лабораторный
практикум, включающий в себя два больших раздела: «Качественный
анализ» и «Количественный анализ». Оно содержит сведения об
основных химических методах качественного и количественного анализа.
В нем даны конкретные методики проведения аналитических
исследований по определению качественного и количественного состава
чистых химических соединений, искусственных смесей и природных
объектов.
Примечание: Далее в тексте лабораторного практикума “*” будут отмечены
дополнительные опыты, не обязательные к исполнению студентами.
6
Стр.4
РАЗДЕЛ 1. КАЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ
Качественный анализ
сводится к определению отдельных
ионов – катионов и анионов, так как при изучении состава неорганических
соединений чаще всего приходится иметь дело с водными
растворами кислот, солей и оснований. Эти вещества являются электролитами
и в водных растворах диссоциируют на ионы. Ионы делят
на аналитические группы. Наиболее распространенной классификацией
катионов является кислотно-основная классификация. Она основана
на различной растворимости хлоридов, сульфатов и гидроксидов.
Групповыми реагентами являются серная и соляная кислоты,
щелочи и водный раствор аммиака. По данной классификации все катионы
делятся на шесть аналитических групп (см. табл. 1).
Таблица 1
Группа
Первая
Вторая
Третья
Четвертая
Пятая
Шестая
Ag+, Pb2+, Hg2
Na+, K+, NH4
Катионы
Ca2+, Ba2+, Sr2+
2+, W (VI)
+, Li+
Fe2+, Fe3+, Mg2+, Mn2+, Bi3+, Sb (III, V),
Ti (IV), Zr (IV)
Al3+, Zn2+, Cr3+, Sn (II, IV),
As (III, V), V (V), Mo (VI)
Cu2+, Co2+, Ni2+, Cd2+, Hg2+
Групповой реагент
Отсутствует
2N HCl
2N H2SO4
2N NaOH, избыток
2N NaOH
2N NH3•H2O, избыток
Классификация анионов более простая. Она основана на различной
растворимости солей серебра и бария. По данной классификации
все анионы делятся на три аналитические группы (см. табл. 2).
Таблица 2
Группа
Первая SO4
Вторая
Третья
2-, SO3
S2O3
S2-, Cl-, Br-, BrO3
-, NO2
2-, B4О7
NO3
2-, CO3
2- или BO2
Анионы
2-, С2О4
-, CH3COO-,
I-, IO3
-, AsO3
2-, PO4
-, SCN3-,
SiO3
3-, AsO4
2-,
3Групповой
реагент
BaCl2 или Ba(NO3)2
AgNO3 + HNO3
Отсутствует
7
Стр.5